Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Сологуб Т. В., Романцова М. Г., Кремень Н. В., Александрова Л. М., Аникина О. В., Суханов Д. С., Коваленко А. Л., Петров А. Ю., Ледванов М. Ю., Стукова Н. Ю., Чеснокова Н. П., Бизенкова М. Н., Понукалина Е. В., Невважай Т. А.,
2.2.2. О роли активации процессов липопероксидации в механизмах ишемического повреждения миокарда
Свободнорадикальное окисление - необходимое звено метаболической активности клеток различных органов и тканей, в частности, миокарда, в условиях нормы и патологии. Свободнорадикальные процессы определяют характер модификации фосфолипидного бислоя биологических мембран, энергетического и пластического обеспечения клеток, активность транспортных и рецепторных систем мембран, возбудимость клеток.
В то же время активация свободнорадикального окисления является типовым процессом дестабилизации биологических мембран при гипоксии, ишемии, стрессовых ситуациях, эндокринопатиях, различных бактериальных инфекциях и интоксикациях [20, 49].
Чрезмерная активация свободнорадикального окисления и перекисных реакций - важнейший патогенетический фактор дезорганизации структурных и ферментных белков биологических мембран, повышения их пассивной проницаемости по осмотическому градиенту при одновременном подавлении активности энергозависимого транспорта молекул органических и неорганических соединений. Изменение трансмембранного переноса ионов при интенсификации липопероксидации, безусловно, приводит к нарушению процессов деполяризации, реполяризации клеток и их возбудимости [49].
Целью настоящего исследования явилось изучение динамики, а также корреляционной взаимосвязи интегративных показателей состояния процессов липопероксидации и антиоксидантной системы гомогенатов миокарда и крови в процессе развития острой ишемии миокарда.
Эксперименты проведены на 60 беспородных крысах- самцах массой 250-300 г. Моделирование ишемии и инфаркта миокарда проводили в условиях острого опыта по методу Н.Selye (окклюзия нисходящей ветви левой коронарной артерии на уровне нижнего края ушка) [55]. Одновременно проводили морфологическую и гистохимическую оценку состояния миокарда.
Динамику структурных изменений миокарда сопоставляли с интенсивностью процессов липопероксидации и состоянием антиоксидантной системы гомогенатов миокарда и крови.
О состоянии антиоксидантной системы судили по уровню активности супероксиддисмутазы (СОД) [16], каталазы [24], а также по уровню восстановленного глутатиона [16, 41] крови и гомогенатов миокарда. Об интенсивности процессов липопероксидации свидетельствовала динамика содержания диеновых конъюгатов (ДК) [54] и малонового диальдегида (МДА) [47] в крови и гомогенатах миокарда на фоне развития острой ишемии миокарда.
Как показали результаты проведенных нами исследований, спустя 60 мин. с момента развития ишемии имело место резкое возрастание уровня МДА (р<0.001) в миокарде. Одновременно отмечалось и увеличение содержания МДА (р<0.001) в сыворотке крови. При этом уровень ДК (р<0.001) в крови не отличался от показателей группы контрольных интактных животных. Спустя 72 часа с момента развития ишемии уровень МДА (р<0.001) в миокарде несколько снижался по сравнению с таковыми показателями в предшествующий период наблюдения (60 мин с момента развития ишемии), но в то же время оставался выше показателей группы интактных контрольных животных. Содержание МДА (р<0.001) в сыворотке крови спустя 72 часа с момента развития ишемии также оставалось значительно выше показателей контроля, но в то же время несколько снижалось по сравнению с ранним периодом острой ишемии миокарда. Уровень ДК (р<0.001) в крови оставался без изменений в течение всего периода наблюдений.
Таким образом, выявление параллелизма между уровнем МДА в миокарде и сыворотке крови в динамике острой ишемии миокарда свидетельствует о том, что показатель содержания МДА в крови может быть одним из объективных критериев оценки развития ишемии миокарда, наряду с общепринятыми показателями тестирования инфаркта миокарда по уровню трансаминаз сыворотки крови. Содержание ДК в крови при ишемии миокарда практически не изменяется и не может быть использовано для оценки степени структурных изменений в ишемизированном миокарде.
Одним из патогенетических факторов активации процессов липопероксидации в условиях ишемии может явиться недостаточность антиоксидантной системы крови и тканей. Для частичного решения этого вопроса проведены сравнительные серии экспериментов по установлению корреляционной взаимосвязи состояний активности СОД, каталазы, восстановленного глутатиона крови и гомогенатов миокарда в динамике острой ишемии [49].
Использование указанного комплекса показателей антиоксидантной защиты клеток не является случайным. Как известно, в условиях нормы молекулярный кислород подвергается тетравалентному восстановлению в митохондриях, в биологическом процессе, связанном с генерацией АТФ. В условиях ишемии миокарда активизируются процессы одно - и трехэлектронного восстановления кислорода. В этом процессе молекулярный кислород восстанавливается сначала в супероксидный анион-радикал, который затем может превратиться в перекись водорода. Последующее одновалентное восстановление перекиси водорода приводит к образованию чрезвычайно реактогенного гидроксильного радикала. В цитозоле клеток супероксидный анион-радикал генерируется при участии ксантиноксидазы [20, 49].
Как известно, при гипоксиях различного генеза усиливается трансформация ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу. Таким образом, выявленная нами закономерность избыточного накопления МДА в гомогенатах миокарда, сыворотки крови и ДК сыворотки крови в динамике развития острой ишемии миокарда может быть следствием абсолютной или относительной недостаточности активности супероксиддисмутазы, каталазы или повышения активности ксантиноксидазы.
Установлено, что СОД ускоряет спонтанную дисмутацию супероксидного анион-радикала примерно в 20 раз. Образующаяся в процессе дисмутации супероксидного анион-радикала перекись водорода восстанавливается до воды, в основном, каталазой и глутатионпероксидазой. Важная роль в антиоксидантной защите организма отводится SH-соединениям - активным перехватчикам гидроксильных радикалов, в частности, восстановленному глутатиону [38].
Вышеизложенное и определило целесообразность исследования активности СОД, каталазы и уровня восстановленного глутатиона в гомогенатах миокарда и в крови.
Как показали результаты проведенных экспериментов, спустя 60 мин. с момента развития ишемии отмечалось снижение активности СОД (р<0.001) гомогенатов миокарда, между тем активность СОД (р<0.001) сыворотки крови возрастала по сравнению с таковыми показателями группы контроля. Спустя 72 часа с момента развития ишемии активность СОД (р<0.001) гомогенатов миокарда оставалась сниженной, как и в предыдущей группе наблюдения. Одновременно резко снижалась активность СОД (р<0.001) сыворотки крови как по сравнению с таковыми показателями группы животных с ранней стадией острой гипоксии, так и по отношению к показателям контрольной группы животных.
Касаясь выявленного нами феномена разнонаправленных изменений активности СОД гомогенатов миокарда и сыворотки крови в ранние сроки ишемии миокарда, следует остановиться на различиях происхождения и структуры изучаемого фермента. В настоящее время обнаружено несколько изоэнзимных форм СОД, отличающихся строением активного центра. У эукариотов Cu-, Zn-содержащая СОД локализуется в основном в цитозоле эритроцитов, а в митохондриях миокарда локализована Mn- содержащая СОД. Указанные ферменты проявляют активность внутриклеточно, а в межклеточной жидкости быстро разрушаются [40]. Однако сыворотка крови также обладает активностью супероксиддисмутазы за счет наличия в ней высокомолекулярной формы СОД, хорошо связывающейся гепаринсульфатом гликокаликса эндотелиоцитов и защищающая их от свободных радикалов. В то же время гликопротеид сыворотки крови - церулоплазмин также обладает супероксиддисмутазной активностью [38, 49].
Таким образом, различные изоферменты СОД обладают различной чувствительностью к действию гипоксического фактора. Активация СОД сыворотки крови на ранних этапах ишемии миокарда, безусловно, носит компенсаторный характер и препятствует развитию дезорганизации структуры мембран клеток крови, эндотелиоцитов, развитию эндотелиальной дисфункции. Однако и этот механизм адаптации к гипоксии истощается к 3 суткам развития ишемии миокарда.
Что касается активности другого фермента - каталазы в динамике ишемии миокарда, следует отметить стабильное снижение ее активности в ранние и поздние сроки наблюдения в гомогенатах миокарда (р<0.001). Как известно каталаза клеточного происхождения, локализуется в основном в пероксисомах, частично микросомах и в меньшей степени в цитозоле клеток.
Таким образом, выявленный нами факт параллельного снижения активности СОД и каталазы миокарда не является случайным, известно, что СОД и каталаза действуют как звенья антиоксидантной системы, обеспечивая переключение потока электронов с одной цепи транспорта на другую [6, 38].
Проведенное нами определение активности каталазы в сыворотке крови в условиях нормы свидетельствовало о значительно более низком уровне ее активности по сравнению с внутриклеточным, что соответствует данным литературы [36, 37].Однако, в динамике острой ишемии миокарда отмечены фазные изменения активности этого фермента сыворотки крови (р<0.001): возрастание активности на ранней стадии ишемии миокарда сменялось подавлением активности этого фермента на поздней стадии патологии. Возрастание активности каталазы, спустя 60 мин с момента развития ишемии, по всей вероятности, является одним из проявлений синдрома цитолиза, когда внутриклеточные белки-ферменты за счет пассивной диффузии проникают через цитоплазматическую мембрану в системный кровоток.
Как известно, важнейшими компонентами антиоксидантной, антирадикальной защиты клеток является восстановленный глутатион, сравнительная оценка содержания которого в миокарде и сыворотке крови проведены нами в динамике острой ишемии миокарда.
Как показали результаты проведенных нами исследований, содержание восстановленного глутатиона в гомогенатах миокарда заметно снижалось уже спустя 60 мин с момента развития острой ишемии миокарда (р<0.001) и оставалось низким спустя 72 часа (р<0.001). Одновременно имело место снижение содержания восстановленного глутатиона в сыворотке крови экспериментальных животных (р<0.001).
Резюмируя результаты проведенных исследований, необходимо заключить, что в динамике острой ишемии миокарда закономерно возникают следующие метаболические сдвиги:
- 1. Одномоментное снижение содержания в миокарде и сыворотке крови восстановленного глутатиона на фоне возрастания уровня МДА. Мониторинг указанных показателей (восстановленного глутатиона и МДА) в сыворотке крови может быть использован вместе с другими биохимическими маркерами в качестве объективных критериев оценки развития деструктивных процессов в миокарде.
- 2. Возникает стабильная недостаточность антиоксидантной системы миокарда в динамике острой ишемии миокарда, о чем свидетельствует снижение активности СОД, коррелирующее с подавлением активности каталазы гомогенатов миокарда.
- 3. Активность ферментного звена антиоксидантной системы крови претерпевает фазные изменения: на ранней стадии ишемии возникает активация СОД и каталазы, сменяющаяся подавлением активности этих ферментов на поздних стадиях патологии.
- 4. Возрастание супероксиддисмутазой активности сыворотки крови на ранних стадиях ишемии происходит, по-видимому, за счет усиления продукции острофазного белка - церулоплазмина и экстрацеллюлярной высокомолекулярной формы СОД. В свою очередь активация СОД сыворотки крови препятствует развитию цитопатогенных эффектов активных форм кислорода, в частности, дестабилизации мембран эндотелиоцитов и клеток крови, развитию эндотелиальной дисфункции, расстройству коагуляционного потенциала крови. Однако этот механизм компенсации истощается спустя 72 часа с момента развития острой ишемии.
Таким образом, несмотря на различие этиологических факторов и пусковых механизмов развития ишемии миокарда эфферентным звеном деструкции миокардиоцитов при указанной патологии является активация процессов липопероксидации. Последнее предопределяет целесообразность использования в комплексной терапии ишемии миокарда антигипоксантов и антиоксидантов, таких как гутимин - атмизолового ряда или олифен из класса редокс-полимеров, или цитофлавин, сочетающего в себе свойства антиоксиданта и антигипоксанта и достаточно широко апробируемого в клинической практике.